浅析混凝土渠道冻胀的原因及其维修措施

郑永志

【摘要】造成混凝土工程在施工中出现冻胀现象主要是由于工程在冬季施工，而冬季温度较低，导致混凝土内部收缩，即使将已受冻的混凝土恢复，同样无法确保其性能。本文简述了混凝土渠道工程防治冻胀的必要性，对混凝土渠道工程出现冻胀现象的原因、混凝土渠道冻胀的现象以及混凝土渠道冻胀的维修措施进行了探讨分析，以供借鉴参考。

【关键词】混凝土；渠道工程；冻胀；必要性；原因；现象；维修措施

混凝土渠道工程中对渠道做好冻胀防治工作有利于渠道工程的正常使用，有利于避免水资源的浪费，达到理想的使用效果。混凝土是现代化工程项目施工中最常见的一种施工材料，其具有强度高、稳定性好、质量好等优点。但是混凝土在施工过程中容易受到外界环境因素的限制，导致其出现裂缝、冻胀等质量问题，极不利于整个工程的施工质量。基于此，以下就混凝土渠道冻胀的原因及其维修措施进行探讨分析。

一、混凝土渠道工程防治冻胀的必要性

混凝土是现代化工程项目建设与施工中的主要施工材料之一，其具有明显的优越性，但是也不可忽视其缺点，一旦受到外界各种因素的影响，极有可能导致混凝土出现质量问题。在渠道工程施工过程中，混凝土工程的主要功能是为了避免其出现渗水等情况，但是由于该项工程是在冬季施工，外界温度因素对于混凝土的性能造成了严重的影响，这就导致其发生冻胀现象，防水性能也得不到保证。这就需要在实际工作中对其进行全面分析与处理，以提高渠道工程的整体性能与防水能力。

二、混凝土渠道工程出现冻胀的原因

在处理冻胀现象之前，首先应当对其产生的原因进行全面分析。 造成渠道工程出现冻胀现象的原因主要是由于土体结构中的水分结成冰，此时体积因扩张而导致土壤的颗粒发生位移，此时在受到周边建筑物的影响，导致其产生较大的冻胀力，导致整个建筑物出现变形。尤其是在寒冷的冬季，地下水同样会收到外界温度的影响，导致其冻胀现象越来越严重。由此可以看出，造成渠道工程出现冻胀现象主要受到地基土的含水量、地下水的基本特征以及土壤特性等多种因素的影响。

1、设计上的缺陷。渠底是最易受冻胀破坏的部位。有些小断面渠道，渠底现浇混凝土板未设计纵缝，因底板两侧受边坡挤压，中部受到拱力作用，无法释放，稍有冻胀或滑坡，底板中部就成为数力集中作用点，可轻易折断，在渠底形成一条长长的裂缝。渠底未设纵缝的混凝土现浇渠道普遍发生这种破坏，破坏情况往往较严重。

2、细砂垫层含粉土量偏高的情况。为了有效防止冻胀破坏，可以进行设垫层替换冻胀土的操作，风积砂具有高系数的导温系数，透水性比较强，属于弱冻胀土。因为管区内风积砂的分布较多，所以防渗渠道都要采用风积砂做垫层，其粉土的含量设计不能超过5%，由于部分风积砂源含粉土量偏高，有的高达17%，其本身已经属于冻胀土，用于渠道的垫层，无法起到防冻涨的作用等。

3、渠基上抬高度不足。老渠改建和老渠一侧新建的渠道，受地形限制，往往不能上抬足够高度。渠道因处常年灌溉区内，沿线地下水位较高，渠基土层水分补给充分，致使基础含水量较高。冻结过程中，地下水受温差产生的渗透力作用，沿毛细管源源不断地上升积聚，不断加大基土冻胀量，对渠道防渗面板产生较大的冻胀作用。实际表明，这些渠段的冻胀破坏比较普遍，也较为严重。

4、防渗塑膜接缝不严或损坏的应对措施。防渗塑膜的连结多采用搭接法以及扣接法，只有极小数的情况采用了焊接法，由于施工质量的不同，施工中造成的部分破损也不能修补，存在集中渗漏通道。由于板间的接缝的不可靠，并且容易受到损失的特点，对于预制板衬砌渠道，板间开缝开裂、分离的现象比较普遍，去水容易侵入到达其防渗塑料层，再经过塑膜连接处于破损处渗入渠堤，自内补给水分，增加基层的含水量。对此，入冬前的冬灌对于渠道的冻害防治是没有好处的，在春季，温度回升的时候，基土的水分经渗入通道反向外溢，容易引起垫层与边坡的变形，影响渠道的运行安全。

三、混凝土渠道冻胀的现象

在渠道工程施工中混凝土出现冻胀现象的表现形式主要包括以下几个方面：

1、混凝土板发生隆起现象。在混凝土工程施工过程中，不仅受到温度因素的影响，还会因为地下水位过高而导致混凝土板出现隆起现象。在渠道工程施工过程中，若发现地下水位过高，那么其冻胀现象也就较为严重，而在渠道顶部的冻胀程度也就相对比较低，最终导致混凝土板出现隆起现象。一般来说，混凝土板出现隆起的高度在1～4cm之间，等到春季之后，这种隆起现象会有一定的好转，但并不能够恢复到原来情况。并且当渠道出现隆起之后，地基土中含有大量的水分，当开春之后，地基土中的水分会随着外界环境因素的影响而不断溢出，这就导致渠道的细砂垫层出现位移等现象，且加大了混凝土板的荷载。再次到寒冷的冬季，该处必然还会出现冻胀现象，最终出现滑坡，影响到整个工程的质量。

2、现浇混凝土底板出现破裂现象。在寒冷的冬季，温度较低，若施工人员对于渠道并没有设置纵向分缝，那么极有可能因为温度过低而导致混凝土底板出现裂缝现象。一般来说，裂缝大多分布在渠道底部的中心線位置，其宽度约为0.1～1cm左右，长度较长，不具有规律可循，甚至还有一些裂缝贯通整条渠道，这对于渠道的正常使用产生严重的影响。

3、预制混凝土板出现鼓胀、滑塌现象。所谓预制混凝土板出现鼓胀现象主要是由于预制板中几块出现鼓起现象，这种鼓胀的高度一般不超过2～6cm，当出现这一现象之后，技术人员必须要及时对其进行处理，否则就会出现滑塌现象，致使整个预制混凝土板失去平衡，最终影响到整个工程的质量。

四、混凝土渠道冻胀的维修措施

1、及时维修。冻胀隆起的土体，体积较原先增大，且含冰夹层和冰晶体，冻胀现象往往一年比一年严重。不及时治理，将导致渠道更为严重的破坏。维修应遵循“重伤不拖延，轻伤不放过，合理安排，逐步解决”的原则，具体办法主要有：a.置换冻胀部位的不合格垫层，基土含水量较高、冻胀部位较为严重的部位，可加厚至冻层厚度；b.修补损坏的板间分缝和防渗塑膜；c.对变形严重的渠堤挖开重新填筑，提高土体密实度；d.凿开现浇混凝土底板中心裂缝，使缝宽达到2厘米，用适应变形较好的聚乙烯塑料胶泥灌缝。

2、修建截、排水系统。在地下水位较高的地段，尤其是挖方渠段，可采取在渠旁修建截水、排水沟的办法切断基土水的外补给来源。截水、排水沟可做成明沟或暗沟，从地形和占地方面考虑，暗沟较为合适。

3、改善渠道运行方式，加强田间灌溉管理。利用原有土渠进行冬灌，尽量减少基土水分的内补给量。同时，应加强田间灌溉水的调度管理，勿使超灌，控制入冬前灌区地下水位的上升。

结束语

在混凝土施工的过程中，混凝土结构时常会出现冻胀破坏的现象，这样结构混凝土施工的质量和效率有着一定的影响。尤其是在渠道工程施工的过程中，这样的现象十分的严重，因此必须采用相应的防治措施，对渠道冻胀破坏进行有效的控制，从而保障其正常运行。

参考文献：

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